JP2022071913A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】トランスポンダの通信性を改善することを可能にした空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部１と、トレッド部１の両側に配置された一対のサイドウォール部２と、これらサイドウォール部２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部３とを備え、トランスポンダ２０が埋設された空気入りタイヤにおいて、トランスポンダ２０のタイヤ幅方向内側に、基板をなす誘電体と誘電体上に周期的に配設された導体とを有していて人工磁気導体として機能する複合シート３０が配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、トランスポンダが埋設された空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、トランスポンダの通信性を改善することを可能にした空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤにおいて、ＲＦＩＤタグ（トランスポンダ）をタイヤ内に埋設することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このようなトランスポンダはリーダライタとの通信時に電波を放射するが、図１２に示すように、その電波にはトランスポンダＴからタイヤ外側に向かって放射される電波（前面波Ｗａ）とタイヤ内側に向かって放射される電波（背面波Ｗｂ）がある。タイヤ内に埋設されたトランスポンダＴの周辺に金属製のタイヤ構成部材Ｍ（例えばチェーファーやスチールカーカス等）がある場合、トランスポンダＴの背面波Ｗｂが金属製のタイヤ構成部材Ｍで反射した際に背面波Ｗｂの位相が反転（１８０°回転）し、反射された背面波Ｗｃと前面波Ｗａとは位相が逆になり、前面波Ｗａと背面波Ｗｃとが互いに打ち消し合うように作用する。これにより、トランスポンダの通信性が悪化するという問題がある。

特開平７－１３７５１０号公報

本発明の目的は、トランスポンダの通信性を改善することを可能にした空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的を達成するため本発明の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、トランスポンダが埋設された空気入りタイヤにおいて、前記トランスポンダのタイヤ幅方向内側に、基板をなす誘電体と該誘電体上に周期的に配設された導体とを有していて人工磁気導体として機能する複合シートが配置されていることを特徴とするものである。

本発明では、トランスポンダが埋設された空気入りタイヤにおいて、トランスポンダのタイヤ幅方向内側に、基板をなす誘電体と誘電体上に周期的に配設された導体とを有していて人工磁気導体として機能する複合シートが配置されている。人工磁気導体は、一般に、導体上で電磁波の反射位相が反転（１８０°回転）するのを同相に調整するものであるので、人工磁気導体として機能する複合シートがトランスポンダのタイヤ幅方向内側に配置されていることにより、トランスポンダの周辺に金属部材からなるタイヤ構成部材が配置されている場合であっても、トランスポンダから放射される背面波が複合シートで反射した際に該背面波の位相が反転することはない。そのため、トランスポンダの前面波と複合シートで反射された背面波は、同相となる或いは位相のズレが小さくなるように調整される。これにより、トランスポンダの前面波と複合シートで反射された背面波とは互いに強め合うように作用するので、トランスポンダの通信性を改善することができる。そのため、トランスポンダの通信距離を伸ばすことも可能である。

本発明の空気入りタイヤにおいて、複合シートの長手方向はトランスポンダの長手方向軸に平行になるように配置され、トランスポンダの長手方向軸に沿って測定される導体により形成されるパターンの１ピッチの長さｔｙと、トランスポンダの長手方向軸に直交する方向に沿って測定される導体により形成されるパターンの１ピッチの長さｔｘとは２．５≦ｔｙ／ｔｘ≦３５．０の関係を満たすことが好ましい。これにより、トランスポンダの通信性を効果的に改善することができる。

複合シートの厚さは１５μｍ～１５００μｍの範囲にあることが好ましい。これにより、複合シートの耐久性を確保しながら、トランスポンダの通信性を効果的に改善することができる。

トランスポンダのタイヤ幅方向の投影面積に対する複合シートのタイヤ幅方向の投影面積の比は１．０～１７０．０の範囲にあることが好ましい。これにより、タイヤの耐久性を悪化させことなく、トランスポンダの通信性を効果的に改善することができる。

トランスポンダはサイドウォール部に配置されていることが好ましい。これにより、タイヤの耐久性を十分に確保することができる。

トランスポンダは金属部材からなるタイヤ構成部材よりもタイヤ幅方向外側に配置され、トランスポンダと金属部材からなるタイヤ構成部材との間に複合シートが配置されていることが好ましい。これにより、トランスポンダの通信性を効果的に改善することができる。

複合シートは周波数選択板及び／又はキャパシタンスグリッドを構成することが好ましい。これにより、トランスポンダの通信性を効果的に改善することができる。

複合シートはトランスポンダの放射電波の位相に対して金属部材からなるタイヤ構成部材により反射された放射電波の反射位相－１６０°～＋１６０°の範囲に調整するように構成されていることが好ましい。これにより、トランスポンダの通信性を効果的に改善することができる。

複合シートを構成する誘電体の比誘電率は１．５～１０．０の範囲にあることが好ましい。これにより、複合シートの電波強度の低減を抑制し、トランスポンダの通信性を効果的に改善することができる。

複合シートを構成する誘電体はゴム又はエラストマーからなることが好ましい。これにより、複合シートに隣接する周辺ゴム部材との接着性を高めることができ、タイヤの耐久性を十分に確保することができる。

トランスポンダを被覆する被覆層の比誘電率は被覆層に隣接する周辺ゴム部材の比誘電率よりも低く、被覆層の総厚さＧａｃとトランスポンダの最大厚さＧａｒとは１．１≦Ｇａｃ／Ｇａｒ≦３．０の関係を満たすことが好ましい。トランスポンダを周辺ゴム部材から十分に隔離して比誘電率が低い被覆層で包み込むので、トランスポンダの通信性を改善することができる。また、被覆層の総厚さＧａｃの上限値をトランスポンダの最大厚さＧａｒに対して規定することにより、タイヤの耐久性を十分に確保することができる。

トランスポンダはエラストマー又はゴムからなる被覆層により被覆され、被覆層の比誘電率は７以下であることが好ましい。これにより、トランスポンダが被覆層により保護され、トランスポンダの耐久性を改善することができると共に、トランスポンダの電波透過性を確保し、トランスポンダの通信性を効果的に改善することができる。

トランスポンダの中心はタイヤ構成部材のスプライス部からタイヤ周方向に１０ｍｍ以上離間して配置されていることが好ましい。これにより、タイヤの耐久性を効果的に改善することができる。

ビード部を構成するビードフィラーの側方に金属補強層が配置され、トランスポンダはビード部を構成するビードコアの上端からタイヤ径方向外側に１５ｍｍの位置と金属補強層の上端との間に配置されていることが好ましい。これにより、トランスポンダがタイヤの応力振幅が小さい領域に配置されるので、トランスポンダ及び複合シートの破損を抑制することができる。また、タイヤの耐久性を十分に確保することができる。

本発明において、各部材を構成するゴムの比誘電率は、常温において８６０ＭＨｚ～９６０ＭＨｚ（トランスポンダの動作周波数帯）の比誘電率である。ここで、常温はＪＩＳ規格の標準状態に準拠し、２３±２℃、６０％±５％ＲＨである。当該ゴムは２３℃、６０％ＲＨで２４時間処理された後に比誘電率が計測される。上述した８６０ＭＨｚ～９６０ＭＨｚの範囲は、現状のＵＨＦ帯のＲＦＩＤの割り当て周波数に該当するが、上記割り当て周波数が変更された場合、その割り当て周波数の範囲の比誘電率を上記の如く規定すれば良い。

本発明の実施形態からなる空気入りタイヤの一例を示す子午線半断面図である。 図１の空気入りタイヤを概略的に示す子午線断面図である。 本発明に係る空気入りタイヤに埋設可能なトランスポンダを示す斜視図である。 本発明に係る空気入りタイヤに埋設されたトランスポンダの放射電波を示す説明図である。 （ａ）～（ｃ）は図１の空気入りタイヤに配置された複合シートを示すものであり、（ａ），（ｂ）は平面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＸ－Ｘ矢視断面図である。 （ａ）～（ｃ）は本発明に係る空気入りタイヤに埋設されたトランスポンダを示す断面図である。 図１の空気入りタイヤに埋設されたトランスポンダを拡大して示す子午線断面図である。 被覆層により被覆された状態で空気入りタイヤに埋設されたトランスポンダを示す断面図である。 図１の空気入りタイヤを概略的に示す赤道線断面図である。 本発明の実施形態からなる空気入りタイヤの変形例を示す子午線断面図である。 試験タイヤにおけるトランスポンダのタイヤ径方向位置を示す説明図である。 従来の空気入りタイヤに埋設されたトランスポンダの放射電波を示す説明図である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１及び図２は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示すものである。

図１に示すように、本実施形態の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部１と、トレッド部１の両側に配置された一対のサイドウォール部２と、これらサイドウォール部２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部３とを備えている。

一対のビード部３間には、複数本のカーカスコードをラジアル方向に配列してなる少なくとも１層（図１では１層）のカーカス層４が装架されている。カーカス層４はゴムで被覆されている。カーカス層４を構成するカーカスコードとしては、ナイロンやポリエステル等の有機繊維コードが好ましく使用される。各ビード部３には環状のビードコア５が埋設されており、そのビードコア５の外周上に断面三角形状のゴム組成物からなるビードフィラー６が配置されている。

一方、トレッド部１におけるカーカス層４のタイヤ外周側には、複数層（図１では２層）のベルト層７が埋設されている。ベルト層７は、タイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト層７において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１０°～４０°の範囲に設定されている。ベルト層７の補強コードとしては、スチールコードが好ましく使用される。

ベルト層７のタイヤ外周側には、高速耐久性の向上を目的として、補強コードをタイヤ周方向に対して例えば５°以下の角度で配列してなる少なくとも１層（図１では２層）のベルトカバー層８が配置されている。図１において、タイヤ径方向内側に位置するベルトカバー層８はベルト層７の全幅を覆うフルカバーを構成し、タイヤ径方向外側に位置するベルトカバー層８はベルト層７の端部のみを覆うエッジカバー層を構成している。ベルトカバー層８の補強コードとしては、ナイロンやアラミド等の有機繊維コードが好ましく使用される。

上記空気入りタイヤにおいて、カーカス層４の両端末４ｅは、各ビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側へ折り返され、ビードコア５及びビードフィラー６を包み込むように配置されている。カーカス層４は、トレッド部１から各サイドウォール部２を経て各ビード部３に至る部分である本体部４Ａと、各ビード部３においてビードコア５の廻りに巻き上げられて各サイドウォール部２側に向かって延在する部分である巻き上げ部４Ｂとを含む。

また、タイヤ内表面には、カーカス層４に沿ってインナーライナー層９が配置されている。トレッド部１にはキャップトレッドゴム層１１が配置され、サイドウォール部２にはサイドウォールゴム層１２が配置され、ビード部３にはリムクッションゴム層１３が配置されている。

サイドウォール部２には、トランスポンダ２０が埋設されている。より具体的には、トランスポンダ２０は、タイヤ幅方向の配置領域として、カーカス層４とサイドウォールゴム層１２又はリムクッションゴム層１３との間に配置されている。また、トランスポンダ２０は、タイヤ径方向の配置領域として、ビードコア５の上端５ｅ（タイヤ径方向外側の端部５ｅ）からタイヤ径方向外側に１５ｍｍの位置Ｐ１とベルト層７の端末７ｅからタイヤ径方向内側に５ｍｍの位置Ｐ２との間に配置されていると良い。即ち、トランスポンダ２０は、図２に示す領域Ｓ１に配置されていると良い。

トランスポンダ２０として、例えば、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグを用いることができる。トランスポンダ２０は、図３に示すにように、データを記憶する基板２１と、データを非接触で送受信するアンテナ２２とを有している。このようなトランスポンダ２０を用いることで、適時にタイヤに関する情報を書き込み又は読み出し、タイヤを効率的に管理することができる。なお、ＲＦＩＤとは、アンテナ及びコントローラを有するリーダライタと、基板及びアンテナを有するＩＤタグから構成され、無線方式によりデータを交信可能な自動認識技術である。

トランスポンダ２０の全体の形状は、特に限定されるものではないが、例えば、図３に示すような柱状のものを用いることができる。柱状のトランスポンダ２０を用いた場合、タイヤの各方向の変形に対して追従することができるので好適である。この場合、トランスポンダ２０のアンテナ２２は、基板２１の両端部の各々から突出し、螺旋状を呈している。これにより、走行時におけるタイヤの変形に対して追従することができ、トランスポンダ２０の耐久性を改善することができる。また、アンテナ２２の長さを適宜変更することにより、通信性を確保することができる。

上記空気入りタイヤにおいて、トランスポンダ２０のタイヤ幅方向内側には、人工磁気導体（Artificial Magnetic Conductor）として機能する複合シート３０が配置されている。人工磁気導体は、一般に、導体上で電磁波の反射位相が反転（１８０°回転）するのを同相に調整する機能を有するものである。そのため、図４に示すように、トランスポンダ２０の背面波Ｗｂが複合シート３０で反射した際に背面波Ｗｂの位相は反転しない。即ち、トランスポンダ２０の前面波Ｗａと複合シート３０で反射された背面波Ｗｃは、同相となる或いは位相のズレが小さくなるように調整される。これにより、トランスポンダ２０の前面波Ｗａと複合シート３０で反射された背面波Ｗｃとは互いに強め合うように作用する。トランスポンダ２０の周辺に金属部材からなるタイヤ構成部材Ｍ（例えばチェーファーやスチールカーカス等）が配置されている場合であっても、複合シート３０を配置することにより同様の作用効果を得ることができる。

このような複合シート３０は、図５（ａ）～（ｃ）に示すように、基板をなす誘電体３１と、誘電体３１上に周期的に配設された導体３２とを有している。より具体的には、複合シート３０は、その長手方向及び短手方向の各々に連続的に配列された複数の要素３００から構成されており、各要素３００（図５（ａ）に示す斜線部）には、誘電体３１上に導体３２が固定されていて特定の配列パターンが形成されている。複合シート３０において、図５（ｂ）に示すピッチｐは、導体３２により形成されるパターンに基づく繰り返し単位である。複合シート３０の導体３２による配列パターンは、特に限定されるものではなく、任意の配列パターンを適宜採用することができる。なお、図５（ａ）において、複合シート３０の長手方向及びトランスポンダ２０の長手方向軸Ｌはタイヤ周方向Ｔｃに平行に配置され、複合シート３０の短手方向はタイヤ径方向Ｔｒに平行に配置されている。

また、複合シート３０の誘電体３１は、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、ビスマレイミド樹脂、フェノール樹脂等の低誘電率の材料から構成することができる。更に、誘電体３１に補強繊維としてガラスを添加することにより、耐熱性を向上させることができる。また、誘電体３１は、樹脂の他にもゴム又はエラストマーから構成することもでき、この場合には誘電体３１に柔軟性を持たせることができる。更に、誘電体３１をゴムで構成した場合、タック性を有すると共に、誘電体３１に隣接する周辺ゴム部材との接着が容易であるため、取扱い性の観点から好適である。このような誘電体３１に対して、導体３２を印刷や蒸着、接着等により固定することができる。

上述した空気入りタイヤでは、トランスポンダ２０のタイヤ幅方向内側に、基板をなす誘電体３１と誘電体３１上に周期的に配設された導体３２とを有していて人工磁気導体として機能する複合シート３０が配置されている。人工磁気導体として機能する複合シート３０がトランスポンダ２０のタイヤ幅方向内側に配置されていることにより、トランスポンダ２０の周辺に金属部材からなるタイヤ構成部材Ｍが配置されている場合であっても、トランスポンダ２０から放射される背面波Ｗｂが複合シート３０で反射した際に背面波Ｗｂの位相が反転することはない。そのため、トランスポンダ２０の前面波Ｗａと複合シート３０で反射された背面波Ｗｃは、同相となる或いは位相のズレが小さくなるように調整される。これにより、トランスポンダ２０の前面波Ｗａと複合シート３０で反射された背面波Ｗｃとは互いに強め合うように作用するので、トランスポンダ２０の通信性を改善することができる。そのため、トランスポンダ２０の通信距離を伸ばすことも可能である。

上記空気入りタイヤにおいて、複合シート３０は周波数選択板（Frequency Selective Surfaces）又はキャパシタンスグリッドをなすように構成しても良く、或いは周波数選択板とキャパシタンスグリッドとを組み合わせた構造を有するように構成しても良い。更に、複合シート３０は、トランスポンダ２０の放射電波（例えば図４に示す前面波Ｗａ）の位相に対して金属部材からなるタイヤ構成部材Ｍにより反射された放射電波（例えば図４に示す背面波Ｗｃ）の反射位相を－１６０°～＋１６０°の範囲に調整するように構成されていると良く、特に－９０°～＋９０°の範囲がより好ましく、－４５°～＋４５°の範囲が更に好ましい。図４は、前面波Ｗａの位相に対する背面波Ｗｃの反射位相が０°の例を示している。このような金属部材からなるタイヤ構成部材Ｍとして、例えば、ベルト層、補強層（チェーファー等）や、トラックバス用タイヤで使用されるスチールコードからなるカーカス層を挙げることができる。このように複合シート３０を構成することで、トランスポンダ２０の通信性を効果的に改善することができる。なお、周波数選択板は、特定の周波数を持つ電磁波を透過させる或いは反射させる空間フィルタである。

また、図４に示すように、トランスポンダ２０は、金属部材からなるタイヤ構成部材Ｍよりもタイヤ幅方向外側に配置され、トランスポンダ２０と金属部材からなるタイヤ構成部材Ｍとの間に複合シート３０が配置されていると良い。人工磁気導体として機能する複合シート３０を用いた場合には、トランスポンダ２０の通信性の悪化を避けるためにトランスポンダ２０を金属部材からなるタイヤ構成部材Ｍから十分に離間させる必要がないので、金属部材からなるタイヤ構成部材Ｍと近接した位置に配置することができる。このようにトランスポンダ２０及び複合シート３０を配置することにより、トランスポンダ２０の通信性を効果的に改善することができるのである。

これに対して、本発明のような複合シート３０を用いない場合、トランスポンダの通信性が悪化するため、トランスポンダを金属部材からなるタイヤ構成部材と近接した位置に配置することは難しく、配置するとしても所定の通信性を確保できるように金属部材からなるタイヤ構成部材から十分に離間させる必要がある。

また、上記空気入りタイヤにおいて、複合シート３０の厚さｇ（例えば図８参照）は、１５μｍ～１５００μｍの範囲にあると良い。このように複合シート３０の厚さｇを適度に設定することで、複合シート３０の耐久性を確保しながら、トランスポンダ２０の通信性を効果的に改善することができる。なお、複合シート３０の厚さｇは、トランスポンダ２０を含む位置での複合シート３０の総厚さであり、例えば、図８に示すように、タイヤ子午線断面においてトランスポンダ２０の中心Ｃを通って最も近いカーカス層４のカーカスコードと直交する直線上での総厚さである。

ここで、複合シート３０の厚さｇが１５μｍより薄いと、トランスポンダ２０の通信性が悪化する傾向があると共に、複合シート３０の取扱い性が悪化し、タイヤの生産性が悪化する（タイヤ成形時のサイクルタイムが増える）。逆に、複合シート３０の厚さｇが１５００μｍより厚いと、複合シート３０がタイヤの変形に追従しにくくなり、誘電体３１が破断する或いは誘電体３１が破損して機能しなくなることがある。

また、トランスポンダ２０のタイヤ幅方向の投影面積に対する複合シート３０のタイヤ幅方向の投影面積の比は、１．０～１７０．０の範囲にあることが好ましく、６．０～１２０．０の範囲にあることがより好ましく、１０．０～８０．０の範囲にあることが更に好ましく、２０．０～８０．０の範囲にあることが最も好ましい。その際、複合シートのタイヤ幅方向の投影面積は、４００ｍｍ²～４３２０ｍｍ²の範囲にあることが好ましく、６００ｍｍ²～３０００ｍｍ²の範囲にあることがより好ましく、１０００ｍｍ²～３０００ｍｍ²の範囲にあることが最も好ましい。このようにトランスポンダ２０の投影面積に対する複合シート３０の投影面積の比を適度に設定することで、タイヤの耐久性を悪化させことなく、トランスポンダ２０の通信性を効果的に改善することができる。

ここで、上記比が１．０より小さい場合（複合シート３０の投影面積が過度に小さい場合）、トランスポンダ２０の通信性の改善効果を十分に得ることができない。逆に、上記比が１７０．０より大きい場合（複合シート３０の投影面積が過度に大きい場合）、複合シート３０に隣接する周辺ゴム部材（例えばカーカス層４のコートゴムやサイドウォールゴム層１２、リムクッションゴム層１３等）とセパレーションが生じて、タイヤの耐久性が悪化する傾向がある。

更に、上記空気入りタイヤにおいて、複合シート３０を構成する誘電体３１の比誘電率は、１．５～１０．０の範囲にあると良い。このように誘電体３１の比誘電率を適度に設定することで、複合シート３０の電波強度の低減を抑制し、トランスポンダ２０の通信性を効果的に改善することができる。ここで、誘電体３１の比誘電率が１０．０より大きい場合、トランスポンダ２０の通信性の改善効果を十分に得ることができない。

また、複合シート３０を構成する誘電体３１は、ゴム又はエラストマーからなることが好ましい。このように誘電体３１を構成することで、複合シート３０に隣接する周辺ゴム部材との接着性を高めることができ、タイヤの耐久性を十分に確保することができる。

図６（ａ）～（ｃ）に示すように、複合シート３０の長手方向は、トランスポンダ２０の長手方向軸Ｌに平行になるように配置されることが好ましい。その際、複合シート３０の長手方向は、トランスポンダ２０の長手方向軸Ｌに対して－５°～＋５°の範囲であれば傾斜していても良い。図６（ａ）～（ｃ）では、複合シート３０の長手方向はタイヤ周方向Ｔｃに平行になるように配置されているので、トランスポンダ２０の長手方向軸Ｌのタイヤ周方向Ｔｃに対する傾斜角度αが－５°～＋５°の範囲にあれば良い。柱状のトランスポンダ２０の場合にはアンテナ２２の延在方向が電界成分方向になるので、上述したように複合シート３０を配置すると、複合シート３０の長手方向がトランスポンダ２０の電界成分方向に平行になるように配置されると共に、複合シート３０の短手方向がトランスポンダ２０の電界成分方向に直交する方向に沿って配置されることになる。なお、トランスポンダ２０の長手方向軸Ｌは、基本的に基板２１の中心を通ってアンテナ２２の両端末を結ぶ直線とするが（図６（ａ），（ｂ）参照）、トランスポンダ２０がタイヤの曲率等により屈曲又は湾曲している場合には、基板２１の中心とアンテナ２２の両端末の３点のからの距離が互いに等しくなる直線とする（図６（ｃ）参照）。

このように複合シート３０の長手方向をトランスポンダ２０の長手方向軸Ｌに平行になるように配置した上で、複合シート３０の導体３２により形成されるパターンの１ピッチの長さｔｙと、複合シート３０の導体３２により形成されるパターンの１ピッチの長さｔｘとは、２．５≦ｔｙ／ｔｘ≦３５．０の関係を満たすことが好ましい。なお、長さｔｙは、トランスポンダ２０の長手方向軸Ｌに沿って測定され、長さｔｘは、トランスポンダ２０の長手方向軸Ｌに直交する方向に沿って測定される。

上述したように複合シート３０の長手方向がトランスポンダ２０の長手方向軸に平行になるように配置され、長さｔｙと長さｔｘとが２．５≦ｔｙ／ｔｘ≦３５．０の関係を満たすことにより、トランスポンダ２０の通信性を効果的に改善することができる。ここで、長さｔｙと長さｔｘが上記関係式の範囲から外れる場合、トランスポンダ２０の通信性の改善効果を十分に得ることができない。

図７に示すように、トランスポンダ２０はエラストマー又はゴムからなる被覆層２３により被覆されていると良い。この被覆層２３は、トランスポンダ２０の表裏両面を挟むようにしてトランスポンダ２０の全体を被覆する。被覆層２３は、サイドウォールゴム層１２又はリムクッションゴム層１３を構成するゴムと同じ物性を有するゴムで構成しても良く、異なる物性を有するゴムで構成しても良い。このようにトランスポンダ２０が被覆層２３により保護されていることで、トランスポンダ２０の耐久性を改善することができる。なお、被覆層２３の断面形状は、特に限定されるものではないが、例えば、三角形や長方形、台形、紡錘形を採用することができる。

被覆層２３の組成として、被覆層２３は、ゴム又はエラストマーと２０ｐｈｒ以上の白色フィラーとからなることが好ましい。このように被覆層２３を構成することで、カーボンを含有する場合に比べ、被覆層２３の比誘電率を比較的低くすることができ、トランスポンダ２０の通信性を効果的に改善することができる。なお、本明細書において、「ｐｈｒ」は、ゴム成分（エラストマー）１００重量部あたりの重量部を意味する。

この被覆層２３を構成する白色フィラーは、２０ｐｈｒ～５５ｐｈｒの炭酸カルシウムを含むことが好ましい。これにより、被覆層２３の比誘電率を比較的低くすることができ、トランスポンダ２０の通信性を効果的に改善することができる。但し、白色フィラーに炭酸カルシウムが過度に含まれると脆性的になり、被覆層２３としての強度が低下するため好ましくない。また、被覆層２３は、炭酸カルシウムの他に、２０ｐｈｒ以下のシリカ（白色フィラー）や５ｐｈｒ以下のカーボンブラックを任意に含むことができる。少量のシリカやカーボンブラックを併用した場合、被覆層２３の強度を確保しつつ、その比誘電率を低下させることができる。

また、被覆層２３の比誘電率は７以下であることが好ましく、２～５であることがより好ましい。このように被覆層２３の比誘電率を適度に設定することで、トランスポンダ２０が電波を放射する際の電波透過性を確保し、トランスポンダ２０の通信性を効果的に改善することができる。

上記空気入りタイヤにおいて、トランスポンダ２０を被覆する被覆層２３の比誘電率は被覆層２３に隣接する周辺ゴム部材（例えば、カーカス層４のコートゴム、ビードフィラー６、キャップトレッドゴム層１１、サイドウォールゴム層１２、リムクッションゴム層１３）の比誘電率よりも低く、被覆層２３の総厚さＧａｃとトランスポンダ２０の最大厚さＧａｒとは、１．１≦Ｇａｃ／Ｇａｒ≦３．０の関係を満たすことが好ましい。被覆層２３の総厚さＧａｃは、トランスポンダ２０を含む位置での被覆層２３の総厚さであり、例えば、図８に示すように、タイヤ子午線断面においてトランスポンダ２０の中心Ｃを通って最も近いカーカス層４のカーカスコードと直交する直線上での総厚さである。

上述したようにトランスポンダ２０の最大厚さＧａｒに対する被覆層２３の総厚さＧａｃの比を適度に設定することで、トランスポンダ２０の通信距離を十分に確保することができる。ここで、上記比が過度に小さい（被覆層２３の総厚さＧａｃが過度に薄い）と、トランスポンダ２０が隣接するゴム部材と接触し、共振周波数がずれて、トランスポンダ２０の通信性が悪化し、逆に上記比が過度に大きい（被覆層２３の総厚さＧａｃが過度に厚い）と、タイヤの耐久性が悪化する傾向がある。

上記空気入りタイヤにおいて、図８に示すように、トランスポンダ２０の厚さ方向の中心Ｃは被覆層２３の厚さ方向の一方側の表面から該被覆層２３の総厚さＧａｃの２５％～７５％の範囲内に配置されていると良い。これにより、トランスポンダ２０が被覆層２３によって確実に被覆されるので、トランスポンダ２０の周辺環境が安定し、共振周波数のずれを生じることがなく、トランスポンダ２０の通信距離を十分に確保することができる。

図９に示すように、タイヤ周上には、タイヤ構成部材の端部同士が重ねられてなる複数のスプライス部がある。図９には各スプライス部のタイヤ周方向の位置Ｑが示されている。トランスポンダ２０の中心は、タイヤ構成部材のスプライス部からタイヤ周方向に１０ｍｍ以上離間して配置されていることが好ましい。即ち、トランスポンダ２０は、図９に示す領域Ｓ２に配置されていると良い。具体的には、トランスポンダ２０を構成する基板２１が位置Ｑからタイヤ周方向に１０ｍｍ以上離間していると良い。更には、アンテナ２２を含むトランスポンダ２０の全体が位置Ｑからタイヤ周方向に１０ｍｍ以上離間していることがより好ましく、被覆ゴムにより被覆された状態のトランスポンダ２０の全体が位置Ｑからタイヤ周方向に１０ｍｍ以上離間していることが最も好ましい。また、スプライス部がトランスポンダ２０から離間して配置されるタイヤ構成部材は、トランスポンダ２０と隣接する部材であると良い。このようなタイヤ構成部材として、例えば、カーカス層４、ビードフィラー６、ベルト層７、キャップトレッドゴム層１１、サイドウォールゴム層１２、リムクッションゴム層１３、補強層（例えばチェーファー等）を挙げることができる。タイヤ構成部材のスプライス部から離間させた位置にトランスポンダ２０を配置することで、タイヤの耐久性を効果的に改善することができる。

なお、図９の実施形態では、各タイヤ構成部材のスプライス部のタイヤ周方向の位置Ｑが等間隔に配置された例を示したが、これに限定されるものではない。タイヤ周方向の位置Ｑは任意の位置に設定することができ、いずれの場合であってもトランスポンダ２０は各タイヤ構成部材のスプライス部からタイヤ周方向に１０ｍｍ以上離間するように配置される。また、図９の実施形態において、スプライス部は、タイヤ構成部材のタイヤ周方向の両端部が互いに重なり合うように構成することができ、その際、タイヤ幅方向に対して傾斜するように切断したタイヤ周方向の両端部を互いに重ね合わせても良い。或いは、スプライス部は、タイヤ構成部材のタイヤ周方向の両端部を互いに突き合わせるように構成しても良い。

図１０は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤの変形例を示すものである。図１０において、図１～９と同一物には同一符号を付してその部分の詳細な説明は省略する。

図１０に示すように、ビードフィラー６のタイヤ幅方向外側には、ビード部３の補強を目的として、ビードフィラー６に隣接するように金属補強層１４が配置されている。図１０において、金属補強層１４の上端１４ｅはビードフィラー６の上端６ｅよりも高く配置されている。特に、金属補強層１４の上端１４ｅは、ビードフィラー６の上端６ｅからタイヤ径方向外側に５ｍｍ以上離間して配置されていることが好ましく、ビードフィラー６の上端６ｅからタイヤ径方向外側に１０ｍｍ以上離間して配置されていることがより好ましい。また、金属補強層１４は、ゴム中に複数本のスチールコードが埋設されて構成される。

上記空気入りタイヤにおいて、トランスポンダ２０は、ビードコア５の上端５ｅからタイヤ径方向外側に１５ｍｍの位置Ｐ１と金属補強層１４の上端１４ｅとの間に配置されている。このようにトランスポンダ２０を配置することで、トランスポンダ２０がタイヤの応力振幅が小さい領域に配置されるので、トランスポンダ２０及び複合シート３０の破損を抑制することができる。また、タイヤの耐久性を十分に確保することができる。ここで、トランスポンダ２０が位置Ｐ１よりタイヤ径方向内側に配置されると、リムフランジ部付近での応力集中により、トランスポンダ２０と隣接ゴム部材とのセパレーションが発生し易くなるため、好ましくない。

上述した説明では、乗用車用タイヤとして有機繊維コードからなるカーカス層４を有する空気入りタイヤの例を示したが、特に限定されるものではない。本発明は、トラックバス用タイヤにも適用することができ、その場合にはスチールコードからなるカーカス層４を使用すると良い。また、カーカス層４の層数は、特に限定されるものではなく、２層以上であっても良い。更に、金属補強層１４の配置も、特に限定されるものではなく、ビードフィラー６のタイヤ幅方向外側にビードフィラー６に隣接するように配置した例を示したが、ビードフィラー６のタイヤ幅方向外側でかつビードフィラー６に隣接せずに配置しても良く、或いはビードフィラー６のタイヤ幅方向内側にビードフィラー６に隣接するように配置しても良い。上述したいずれの場合であっても、トランスポンダ２０は金属部材からタイヤ構成部材（スチールコードからなるカーカス層４や金属補強層１４）よりもタイヤ幅方向外側に配置される。そして、トランスポンダ２０は、カーカス層４のタイヤ幅方向外側に配置されることが好ましい。

また、トランスポンダ２０がサイドウォール部２に埋設された例を示したが、トレッド部１（例えばベルト層７の上方域）に埋設することもできる。

タイヤサイズ２３５／６０Ｒ１８で、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、トランスポンダが埋設された空気入りタイヤにおいて、トランスポンダの位置（タイヤ径方向及びタイヤ周方向）、複合シート（有無、ｔｙ／ｔｘ、厚さ、投影面積の比、誘電体の比誘電率及び誘電体の構成材料）、金属補強層（有無）、被覆層（構成材料、比誘電率及びＧａｃ／Ｇａｒ）について表１及び表２のように設定した従来例及び実施例１～２２のタイヤを製作した。

なお、表１及び表２において、トランスポンダの位置（タイヤ径方向）は、図１１に示すＡ～Ｃのそれぞれの位置に対応する。トランスポンダの位置（タイヤ周方向）は、トランスポンダの中心からタイヤ構成部材のスプライス部までのタイヤ周方向に測定された距離［ｍｍ］を示す。また、表１及び表２において、投影面積の比は、トランスポンダのタイヤ幅方向の投影面積に対する複合シートのタイヤ幅方向の投影面積の比を意味する。

従来例及び実施例１～２２において、トランスポンダはカーカス層とサイドウォールゴム層又はリムクッションゴム層との間に配置され、金属補強層はビードフィラーのタイヤ幅方向外側にビードフィラーに隣接して配置されている。また、実施例１～２２において、複合シートはトランスポンダのタイヤ幅方向内側に配置され、複合シートの導体は周波数選択板を構成している。

これら試験タイヤについて、下記試験方法により、トランスポンダ評価（通信性）、複合シート評価（耐久性）及びタイヤ評価（耐久性）を実施し、その結果を表１及び表２に併せて示した。

通信性（トランスポンダ）：
各試験タイヤについて、リーダライタを用いてトランスポンダとの通信作業を実施した。具体的には、リーダライタにおいて出力２５０ｍＷ、搬送波周波数８６０ＭＨｚ～９６０ＭＨｚとして通信可能な最長距離を測定した。評価結果は、通信距離１０００ｍｍ以上の場合を「◎（優）」で示し、通信距離が５００ｍｍ以上１０００ｍｍ未満の場合を「○（良）」で示し、通信距離が５００ｍｍ未満の場合を「△（可）」の３段階で示した。

耐久性（複合シート及びタイヤ）：
各試験タイヤを標準リムのホイールに組み付け、空気圧１２０ｋＰａ、最大負荷荷重に対して１０２％、走行速度８１ｋｍの条件でドラム試験機にて走行試験を実施し、タイヤに故障が発生した際の走行距離を測定した。評価結果は、走行距離が６４８０ｋｍに達した場合を「◎（優）」で示し、走行距離が４０５０ｋｍ以上６４８０ｋｍ未満の場合を「○（良）」で示し、走行距離が４０５０ｋｍ未満の場合を「△（可）」の３段階で示した。更に、上記走行終了後、各試験タイヤに埋設された複合シートの通信距離を測定し、複合シートの耐久性を評価した。評価結果は、新品時と同等であった場合を「◎（優）」で示し、新品時より通信距離が短くなったが正常に機能する場合を「○（良）」で示し、破損して機能しなくなった場合を「×（不可）」の３段階で示した。

これら表１及び表２から判るように、実施例１～２２は、トランスポンダの通信性、複合シートの耐久性及びタイヤの耐久性がバランス良く改善されていた。

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４ カーカス層
５ ビードコア
６ ビードフィラー
２０ トランスポンダ
３０ 複合シート
３１ 誘電体
３２ 導体
ＣＬ タイヤ中心線

Claims (14)

1. タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、トランスポンダが埋設された空気入りタイヤにおいて、
   前記トランスポンダのタイヤ幅方向内側に、基板をなす誘電体と該誘電体上に周期的に配設された導体とを有していて人工磁気導体として機能する複合シートが配置されていることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記複合シートの長手方向が前記トランスポンダの長手方向軸に平行になるように配置され、前記トランスポンダの長手方向軸に沿って測定される前記導体により形成されるパターンの１ピッチの長さｔｙと、前記トランスポンダの長手方向軸に直交する方向に沿って測定される前記導体により形成されるパターンの１ピッチの長さｔｘとが２．５≦ｔｙ／ｔｘ≦３５．０の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記複合シートの厚さが１５μｍ～１５００μｍの範囲にあることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記トランスポンダのタイヤ幅方向の投影面積に対する前記複合シートのタイヤ幅方向の投影面積の比が１．０～１７０．０の範囲にあることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記トランスポンダが前記サイドウォール部に配置されていることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
6. 前記トランスポンダが金属部材からなるタイヤ構成部材よりもタイヤ幅方向外側に配置され、前記トランスポンダと前記金属部材からなるタイヤ構成部材との間に前記複合シートが配置されていることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
7. 前記複合シートが周波数選択板及び／又はキャパシタンスグリッドを構成することを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の空気入りタイヤ
8. 前記複合シートが前記トランスポンダの放射電波の位相に対して金属部材からなるタイヤ構成部材により反射された前記放射電波の反射位相を－１６０°～＋１６０°の範囲に調整するように構成されていることを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
9. 前記複合シートを構成する誘電体の比誘電率が１．５～１０．０の範囲にあることを特徴とする請求項１～８のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
10. 前記複合シートを構成する誘電体がゴム又はエラストマーからなることを特徴とする請求項１～９のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
11. 前記トランスポンダを被覆する被覆層の比誘電率が該被覆層に隣接する周辺ゴム部材の比誘電率よりも低く、前記被覆層の総厚さＧａｃと前記トランスポンダの最大厚さＧａｒとが１．１≦Ｇａｃ／Ｇａｒ≦３．０の関係を満たすことを特徴とする請求項１～１０のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
12. 前記トランスポンダがエラストマー又はゴムからなる被覆層により被覆され、該被覆層の比誘電率が７以下であることを特徴とする請求項１～１１のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
13. 前記トランスポンダの中心がタイヤ構成部材のスプライス部からタイヤ周方向に１０ｍｍ以上離間して配置されていることを特徴とする請求項１～１２のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
14. 前記ビード部を構成するビードフィラーの側方に金属補強層が配置され、前記トランスポンダが前記ビード部を構成するビードコアの上端からタイヤ径方向外側に１５ｍｍの位置と前記金属補強層の上端との間に配置されていることを特徴とする請求項１～１３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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